3д-печать или аддитивное производство — 2020

  • автор:

Аддитивное производство более известно как 3д-печать. Аддитивное производство представляет собой преобразующий подход к промышленному производству. Который позволяет создавать более легкие и прочные детали и системы.

3д-печать — это еще одно технологическое достижение. Оно стало возможным благодаря переходу от аналоговых к цифровым процессам. Например, в последние десятилетия связь, обработка изображений, архитектура и инженерия претерпели свои собственные цифровые революции.

В результате аддитивное производство (Additive manufacturing — 3д-печать) могут обеспечить цифровую гибкость и эффективность производственных операций.

Что такое аддитивные технологии - 3д-печать

Что такое аддитивное производство (3д-печать)?

Аддитивное производство (3д-печать) использует программное обеспечение для автоматизированного проектирования данных (CAD) или 3D-сканы объектов, чтобы направлять аппаратные средства для нанесения материала слой за слоем в точных геометрических формах.

Аддитивное производство (3д-печать) является подходящим названием для описания технологии для построения 3D-объектов путем добавления материала слой за слоем.

Как следует из названия, аддитивное производство добавляет материал для создания объекта. Напротив, когда вы создаете объект традиционными способами, часто необходимо удалять материал. Например, с помощью фрезерования, механической обработки, резьбы, формовки или других средств.

«3д-печать» и «быстрое создание прототипа» и «аддитивное производство» фактически являются синонимами. Хотя эти термины чаще используются для обсуждения аддитивного производства.

На самом деле 3д-печать существует уже несколько десятилетий. Хотя аддитивное производство кажется многим новым. При правильном применении аддитивное производство обеспечивает идеальное качество. Причем с улучшенными характеристиками, сложной геометрией и упрощенным изготовлением.

Как работает 3д-печать

3д-печать — история

1800-е годы: зарождение концепций раннего аддитивного производства

Еще в 1800-х годах идеи, связанные с 3D-сканированием, формировались по-своему.

В 1859 году Франсуа Виллем разработал метод под названием «фотографическая скульптура». С помощью него он мог снимать трехмерные модели людей с помощью 24 камер, расположенных под разными углами.

Джозеф Э. Блантер запатентовал устройство, которое использовало наслоение для создания трехмерных топографических карт в 1892 году.

1980-е годы: 3д-печать — рождение первых технологий

Однако только в начале 1980-х годов 3д-печать как технология действительно начала развиваться. Доктор Хидео Кодама из Городского научно-исследовательского института промышленности Нагои был первым, кто изобрел послойный процесс быстрого прототипирования фотополимеров. Однако его метод не получил коммерческого распространения.

Чарльз Халл вместо него стал первым, кто успешно получил патент на свой стереолитографический аппарат. Он же ввел термин «стереолитография».

Его метод заключался в создании трехмерных объектов слой за слоем из фотополимеров, отвержденных УФ-лучом. Первым объектом, который напечатал Халл, была черная чашка для промывания глаз.

Халл также отвечал за разработку формата файла STL. Файла, который сегодня чаще всего используют 3D-принтеры. Халл коммерциализировал процесс быстрого прототипирования, создав 3D systems.

Первые действующие технологии

  1. Селективное лазерное спекание (SLS). Метод, в котором лазерный луч расплавляет порошок в твердый объект. Разработан Карлом Декардом из Техасского университета в Остине. Позже создал Stratasys. Его ранняя машина «Бетси» могла печатать пластиковые формы для деталей.
  2. Моделирование наплавленного осаждения, технология разработана С. Скоттом Крампом и Лизой Крамп в 1980-х годах. Технология — материал нагревается и выдавливается через сопло для создания объекта слой за слоем,

По состоянию на 2020 год это наиболее часто используемая технология 3D-печати.

1990-е: технологии развиваются и инновации растут

В 1990-е годы было разработано множество новых технологий. Включая прямое лазерное спекание металла и струйную обработку связующего. 3D-печать начала прокладывать путь для инноваций в области медицины с развитием биопечати. Которая включает точное позиционирование слоев клеток и их поддерживающих структур для создания функциональной ткани.

В 1999 году ученые из Института регенеративной медицины Уэйк Форест создали первый орган — человеческий мочевой пузырь. Они напечатали на 3D-принтере синтетический биоразлагаемый каркас для создания мочевого пузыря.

Который затем был покрыт собственными клетками пациентов, чтобы гарантировать, что орган не будет отторгнут. Это позволило трехмерной биопечати и трехмерной печати в области медицины действительно обрести форму.

2000-е: 3д-печать — повышение доступности

К 2000-м годам стоимость машин начала снижаться. А технология 3D-печати становилась все более доступной. В 2004 году Эдриан Бойер изобрел настольный принтер RepRap (сокращенно от реплицирующего быстрого прототипа).

Он способен печатать собственные компоненты для создания другой собственной версии, как способ сделать технологию более доступной и стал первым из низкоуровневых принтеров. стоят принтеры. Первая версия принтера RepRap «Darwin» была выпущена в 2007 году. Сейчас существует бесчисленное множество новых итераций.

Ранние ожидания против того, что возможно сегодня

Чарльз Халл начал разрабатывать свою технологию 3D-печати в начале 80-х, потому что был разочарован тем, насколько трудоемким было создание прототипов в то время.

Спустя почти 40 лет технология 3D-печати действительно стала самым быстрым и экономичным способом производства прототипов. И стала играть важную роль в производственном процессе во многих отраслях промышленности.

За последнее десятилетие было реализовано бесчисленное количество инновационных проектов с использованием аддитивного производства, поскольку технология продолжает развиваться. Стоимость оборудования снизилась, а качество печати повысилось. А процесс печати стал намного быстрее и эффективнее.

Теперь возможно создавать более толстые слои и более точные и сложные формы, чем когда-либо прежде. Что облегчило переход от прототипирования к производству конечных деталей. Индивидуальная настройка более достижима и доступна с помощью 3D-печати, чем с любым другим производственным процессом. Поэтому предприятиям легче предлагать варианты персонализации своим клиентам.

Технологии 3D-сканирования и 3д-печать также позволили внедрить важные инновации в области медицины, где индивидуальные настройки для пациентов помогли улучшить и даже спасти жизни.

То, что начиналось как способ производства пластиковых прототипов, превратилось в динамическую технологию, применение которой продолжает расти. По состоянию на 2020 год мы видим, что все больше и больше компаний интегрируют аддитивное производство в свои процессы разработки, проектирования и производства продукции. А масштабы новых проектов и инноваций расширяются.

Как работает 3д-печать?

Термин «3д-печать» относится к технологиям, которые выращивают трехмерные объекты по одному слою за раз. В результате каждый последующий слой связывается с предыдущим слоем расплавленного материала.

Для материалов можно использовать разные вещества. В том числе металлический порошок, термопласты, керамику, композиты, стекло. И даже такие продукты, как, например, шоколад.

Объекты определяются цифровым способом с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD). Которое использует для создания файлов .stl, которые по существу «нарезают» объект на ультратонкие слои.

Эта информация направляет путь сопла или печатающей головки. В результате она точно наносит материал на предыдущий слой. Когда материалы охлаждаются или отверждаются, они сплавляются вместе, образуя трехмерный объект.

Переход от файла .stl к трехмерному объекту революционизирует производство. Прошли те промежуточные шаги, как создание пресс-форм или штампов. Которые стоят времени и денег.

 

Аддитивные технологии (3д-печать) производства

аддитивное производство - преимущества

Аддитивное производство — преимущества

Аддитивное производство (3д-печать) позволяет создавать более легкие, более сложные конструкции. Которые слишком сложно или слишком дорого строить с использованием традиционных механизмов. Например, штампов, пресс-форм, фрезерования и механической обработки.

Аддитивное производство (3д-печать) также отлично справляется с быстрым прототипированием. Можно вносить изменения на ходу. Поскольку цифровой процесс исключает традиционные промежуточные этапы. Аддитивное производство предлагает более динамичный, ориентированный на дизайн процесс. По сравнению с относительной скукой традиционного прототипирования.

Время выполнения заказа часто сокращается. Независимо от того, используются ли аддитивные технологии для создания прототипов или производства. Время выполнения некоторых деталей реактивного двигателя было сокращено на год и более. Кроме того, детали, когда-то созданные из нескольких собранных деталей, теперь изготавливаются как единый объект без сборки.

Инженеры долго стремились минимизировать вес при максимальной прочности. При проектировании всего, от мостов до небоскребов. Аддитивное производство помогает дизайнерам реализовать мечту об использовании органических структур. Чтобы значительно уменьшить вес объектов.

Например, в конкурсе GE GrabCAD® Bracket Challenge победившая конструкция была такой же прочной, как и оригинальная скобка. Хотя она весила почти на 84 процента меньше.

Сложные геометрии

Технология позволяет инженерам проектировать детали, которые имеют сложность, которая невозможна при использовании других методов. Сложные функции могут быть включены непосредственно в конструкцию.

Детали, которые ранее требовали сборки и сварки или пайки нескольких деталей, теперь можно выращивать как одну деталь. Это повышает прочность и долговечность. Дизайнеры больше не ограничены ограничениями традиционных машин. В результате они могут создавать детали с большей свободой проектирования.

Экономия веса

Дизайнеры могут уменьшить значительный вес. Сохраняя прочность и целостность детали. Включая органические структуры в проекты.

Экономия времени

Аддитивные технологии (3д-печать) идеально подходит для быстрого изготовления прототипов. Детали изготавливаются непосредственно из файла 3D CAD. Это исключает стоимость и длительный процесс создания приспособлений или штампов. Кроме того, изменения могут быть сделаны в середине потока. Практически без прерывания процесса.

Статья относится к нашему обзору Рынок 3D-печати.

Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook

Обсуждение закрыто.